專利名稱：利用熱量產(chǎn)生的排出通道從焦油砂中生產(chǎn)烴的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于從各種地下地層例如含烴地層中生產(chǎn)烴、氫 氣和/或其它產(chǎn)品的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
從地下地層中獲得的烴常常用作能源、作為原料和作為消費品。 對可獲得的烴源耗盡的擔心和對所生產(chǎn)的烴的總質(zhì)量下降的擔心已經(jīng) 導致開發(fā)了更加有效地采收、加工和/或使用可獲得的烴源的方法?？?使用原位法從地下地層中移出烴物質(zhì)?？赡苄枰淖兊叵碌貙觾?nèi)的烴 物質(zhì)的化學和/或物理性能，以允許烴物質(zhì)更加容易地從地下地層中移 出?；瘜W和物理變化可包括產(chǎn)生可移出流體、組成變化、溶解度變化、 密度變化、相變和/或地層內(nèi)烴物質(zhì)的粘度變化的原位反應。流體可以 是但不限于氣體、液體、乳液、淤漿和/或具有與液體流動類似流動特 征的固體顆并立的物流。
在北美、南美、非洲和亞洲發(fā)現(xiàn)在相對不可滲透的地層中(例如在 焦油砂中)包含的大的重質(zhì)烴(重質(zhì)油和/或瀝青)貯量。焦油可以地面 采礦和提質(zhì)成較輕的烴如原油、石腦油、煤油和/或瓦斯油。地面選礦 處理可進一步使瀝青與砂子分離s分離的瀝青可以使用常規(guī)的精煉方 法轉(zhuǎn)化成輕質(zhì)經(jīng)。與從常規(guī)油儲層中生產(chǎn)較輕烴相比，采礦和提質(zhì)焦 油砂通常明顯更貴一些。
從焦油砂中原位生產(chǎn)烴可采用加熱和/或?qū)怏w注入地層來實現(xiàn)。
Ostapovich等人的美國專利No. 5211230和Leaute的美國專利 No. 5339897描述了位于儲油層中的水平生產(chǎn)井。豎直導管可用來將氧 化劑氣體注入儲層用于原位燃燒。
Ljungstrom的美國專利No. 2780450描述了原位加熱含瀝青地質(zhì)地層而使液態(tài)焦油狀物質(zhì)轉(zhuǎn)化或裂化為油和氣。
Ware等人的美國專利No. 4597441描述了在儲層中石油、熱量和 氫同時接觸，加氫可提高油從儲層中的釆收率。
Glandt的美國專利No. 5046559和Glandt等人的No. 5060726描 述了預熱注射井和生產(chǎn)井之間的部分焦油砂地層。可將蒸汽從注射井 注入到地層內(nèi)以在生產(chǎn)井生產(chǎn)烴。
如上所述，已經(jīng)做了大量努力來開發(fā)從含烴地層經(jīng)濟地生產(chǎn)烴、 氫和/或其它產(chǎn)品的方法和系統(tǒng)。然而，目前仍有許多含烴地層不能從 中經(jīng)濟地生產(chǎn)出烴、氫和/或其它產(chǎn)品。因此，仍然需要從各種含烴地 層經(jīng)濟地生產(chǎn)烴、氫和/或其它產(chǎn)品的改進方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本文中描述的實施方案總體涉及用于處理地下地層的系統(tǒng)、方法 和加熱器。本文中描述的實施方案還總體涉及其中具有新型組件的加 熱器。通過使用本文中描述的系統(tǒng)和方法可以獲得這類加熱器。
在一些實施方案中，本發(fā)明提供一種或多種系統(tǒng)、方法和/或加熱 器。在一些實施方案中，該系統(tǒng)、方法和/或加熱器用于處理地下地層。
在一些實施方案中，本發(fā)明提供一種用于處理焦油砂地層的系統(tǒng)， 包括位于地層中的多個加熱器，其中加熱器包括至少部分位于地層 烴層中的至少部分水平的加熱部分，所述加熱部分至少部分按圖案設 置在烴層中，和加熱器設置為向烴層提供熱量，提供的熱量產(chǎn)生運動 流體的多個排出通道，排出通道中的至少兩個匯合；和生產(chǎn)井設置為 從烴層中匯合的排出通道收集和生產(chǎn)運動流體。
在一些實施方案中，本發(fā)明提供一種用于處理焦油砂地層的方法， 包括從位于地層中的多個加熱器向地層中的至少部分烴層提供熱量; 允許至少一些運動流體沿排出通道和/或匯合的排出通道從地層流到
生產(chǎn)井中；和通過生產(chǎn)井生產(chǎn)至少一些運動流體。
在進一步的實施方案中，可組合來自具體實施方案的特征和來自 其它實施方案的特征。例如來自一個實施方案的特征可與來自任何其 它實施方案的特征組合。在進一步的實施方案中，使用此處所述的任何一種方法、系統(tǒng)或 加熱器，進行地下地層的處理。
在進一步的實施方案中，可添加附加的特征到此處所述的具體實 施方案中。


在受益于下述詳細說明并參考附圖的情況下，本發(fā)明的優(yōu)點對于
本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將變得顯而易見，其中 圖l描迷了對加熱含烴地層的階段的說明。
圖2給出了用于處理含烴地層的原位熱處理系統(tǒng)的一部分的實施 方案的示意圖。
圖3描述了從具有相對薄烴層的焦油砂地層中生產(chǎn)運動流體的實 施方案的側(cè)視圖。
圖4描述了從具有比圖3所示的烴層厚的烴層的焦油砂地層中生 產(chǎn)運動流體的實施方案的側(cè)視圖。
圖5描述了從具有比圖4所示的烴層厚的烴層的焦油砂地層中生
產(chǎn)運動流體的實施方案的側(cè)視圖。
圖6描述了從帶有具有頁巖夾層的烴層的焦油砂地層中生產(chǎn)運動
流體的實施方案的側(cè)視圖。
圖7描述了用STARS模擬的360天后地層中的溫度剖面圖。 圖8描述了用STARS模擬的360天后地層中的油飽和剖面圖。 圖9描述了用STARS模擬的1095天后地層中的油飽和剖面圖。 圖IO描述了用STARS模擬的1470天后地層中的油飽和剖面圖。 圖ll描述了用STARS模擬的1826天后地層中的油飽和剖面圖。 圖12描述了用STARS模擬的1826天后地層中的溫度剖面圖。 圖13描述了油生產(chǎn)速率和氣生產(chǎn)速率與時間的關(guān)系。
盡管本發(fā)明易于進行各種改進和替代形式，但其具體實施方案通 過附圖內(nèi)的實施例方式給出，且可在此處詳細描述。附圖可能不是按 比例的。然而，應當理解，附圖及其詳細說明不打算限制本發(fā)明到所 公開的特定形式，相反，本發(fā)明擬覆蓋落在所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)的所有改進、等價和替代方案。
具體實施例方式
下述說明一般地涉及處理地層內(nèi)的烴的系統(tǒng)與方法。可處理這種 地層得到烴產(chǎn)品、氫氣和其它產(chǎn)品。
"烴"通常定義為主要由碳和氫原子形成的分子。烴也可包括其 它元素，例如但不限于鹵素、金屬元素、氮、氧和/或硫。烴可以是但 不限于油母質(zhì)、瀝青、焦瀝青、油、天然礦物蠟和瀝青巖。烴可位于
地殼內(nèi)的礦物母巖內(nèi)或者與之相鄰。母巖可包括但不限于沉積巖、砂 子、硅酸鹽、碳酸鹽、硅藻土和其它多孔介質(zhì)。"烴流體"是包含烴 的流體。烴流體可包含、夾帶或者被夾帶在非烴流體內(nèi)，所迷非烴流 體例如氫氣、氮氣、 一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、水和氨氣。
"地層"包括一層或多層含烴層、 一層或多層非烴層、上覆地層 和/或下伏地層。"上覆地層"和/或"下伏地層"包括一類或更多不 同類的不可滲透材料。例如上覆地層和/或下伏地層可包括巖石、頁巖、 泥巖或濕/致密碳酸鹽。在原位熱處理法的一些實施方案中，上覆地層 和/或下伏地層可包括一層含烴層或多層含烴層，所述含烴層相對不可 滲透且沒有經(jīng)歷導致上覆地層和/或下伏地層中含烴層顯著特性變化 的原位熱處理加工過程中的溫度。例如下伏地層可包含頁巖或泥巖， 但不允許加熱上覆地層到原位熱處理法期間的熱解溫度下。在一些情 況下，上覆地層和/或下伏地層可具有一些滲透性。
"地層流體"是指存在于地層內(nèi)的流體，且可包括熱解流體、合 成氣、運動流體、減粘流體和水(蒸汽)。地層流體可包括烴流體以及 非烴流體。術(shù)語"運動流體"是指作為熱處理地層的結(jié)果能流動的含 烴地層內(nèi)的流體。"減粘流體"是指因地層熱處理而粘度降低的流體。
"所生產(chǎn)的流體"是指從地層中移出的地層流體。
"熱源"是基本通過傳導和/或輻射傳熱提供熱量到至少一部分地 層的任何系統(tǒng)。例如熱源可包括電加熱器，例如絕緣導體、伸長構(gòu)件 和/或在導管內(nèi)布置的導體。熱源也可包括通過在地層外部或者內(nèi)部燃 燒燃料生成熱的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以是表面燃燒器、井下氣體燃燒器、無火焰的分布燃燒器和自然分布的燃燒器。在一些實施方案中，可通 過其它能源供應在一個或多個熱源內(nèi)提供或生成的熱量。其它能源可 直接加熱地層，或者可施加能量到傳遞介質(zhì)上，所述傳遞介質(zhì)直接或 間接加熱地層。應理解向地層施加熱量的一個或多個熱源可使用不同 的能源。因此，例如對于給定的地層來說，某些熱源可由電阻加熱器 供應熱量，某些熱源可由燃燒提供熱量，而某些熱源可由一種或多種 其它能源(例如化學反應、太陽能、風能、生物物質(zhì)或其它可再生的能 源)提供熱量。化學反應可包括放熱反應(例如氧化反應)。熱源也可包 括提供熱量到與加熱位置相鄰區(qū)域和/或在其周圍區(qū)域例如加熱器井 的加熱器。
"加熱器"是在井內(nèi)或者在附近的井孔區(qū)域內(nèi)生成熱的任何系統(tǒng) 或熱源。加熱器可以是但不限于電加熱器、燃燒器、與在地層內(nèi)的材 料或者從地層中產(chǎn)生的材料反應的燃燒器、和/或它們的組合。
"原位熱處理法，，是指用熱源加熱含烴地層以將至少一部分地層 的溫度升高到流動或減粘或者熱解溫度之上以使得在地層中生產(chǎn)流動 的流體、減粘流體或者熱解流體的方法。
"限溫加熱器"通常是指在不使用外部控制例如溫度控制器、功 率調(diào)節(jié)器、整流器或者其它設備的情況下在指定溫度之上調(diào)節(jié)熱輸出
(例如降低熱輸出)的加熱器。限溫加熱器可以是AC (交流電流)或調(diào)制 的(例如"斬波的")DC(直流電流)供電的電阻加熱器。
術(shù)語"井孔，，是指通過在地層內(nèi)鉆探或者插入導管形成的地層內(nèi) 的孔。井孔可具有基本上圓形的截面，或者為其它截面形狀。此處所 使用的術(shù)語"井"和"開口"當是指在地層內(nèi)的開口時，可與術(shù)語"井 孔"互換使用。
"u-形井孔，，是指從地層中的第 一開口延伸通過至少 一部分地層 并且在地層中的第二開口通出的井孔。在本上下文中，井孔可以僅僅 大致為"v"或"u"的形狀，應理解的是對于被認為是"u-形"的井 孔而言，該"u"的"腿"不需要彼此平行或者與"u"的"底部"垂 直。"減粘"是指在熱處理中流體分子的解纏繞和/或在熱處理中大分 子分解為小分子導致流體粘度的降低。
"熱解"是由于施加熱量導致的化學鍵斷裂。例如熱解可包括通 過單獨加熱將化合物轉(zhuǎn)化成一種或多種其它物質(zhì)。熱量可轉(zhuǎn)移到一部 分地層上以引起熱解。
"熱解流體"或"熱解產(chǎn)品"是指基本上在熱解烴的過程中產(chǎn)生 的流體。通過熱解反應產(chǎn)生的流體可與地層內(nèi)的其它流體混合。該混 合物將被視為熱解流體或熱解產(chǎn)品。此處所使用的"熱解區(qū)"是指反 應了或者正在反應形成熱解流體的地層體積(例如相對可滲透的地層， 如焦油砂地層)。
"裂化"是指包括有機化合物的分解和分子重組以產(chǎn)生比最初更 大數(shù)量分子的過程。在裂化過程中，伴隨分子之間氫原子的轉(zhuǎn)移發(fā)生
一系列的反應。例如石腦油可經(jīng)過熱裂化反應形成乙烯和H2。
"熱疊加"是指從兩個或更多熱源向選定的地層部分提供熱量， 從而使熱源之間至少 一個位置的地層溫度受到熱源的影響。
"流體壓力，，是地層中的流體產(chǎn)生的壓力。"巖石靜壓力"(有時 稱為"巖石靜應力")是地層內(nèi)的壓力，等于單位面積上覆巖石物質(zhì)的 重量。"靜水壓力"是水柱施加到地層的壓力。
"API比重度"是指在15. 5t) (60下)的API比重度。API比重度 是用ASTM方法D6822確定的。
層"厚度"是指層橫截面的厚度，其中橫截面與層面垂直。
"重質(zhì)烴"是粘稠的烴流體。重質(zhì)烴可以包括高粘烴流體，如重 質(zhì)油、焦油和/或瀝青。重質(zhì)烴可以包含碳和氫以及較小濃度的硫、氧 和氮。重質(zhì)烴中也可以存在微量的其它元素。重質(zhì)烴可以用API比重 度來分類。重質(zhì)烴的API比重度通常低于約20。。例如重質(zhì)油的API 比重度通常約為10-20。，而焦油的API比重度通常低于約10。。重質(zhì) 烴在151C下的粘度通常大于約100厘泊。重質(zhì)烴可以包含芳烴或其它 復雜的環(huán)烴。
可以在相對可滲透的地層中發(fā)現(xiàn)重質(zhì)烴。相對可滲透的地層可以包括夾帶在例如砂或碳酸鹽中的烴。"相對可滲透，，定義為對于地層
或部分地層平均滲透性為IO毫達西或更大(例如IO毫達西或IOO毫達
西)。"相對低滲透性"定義為對于地層或部分地層平均滲透性低于約
10毫達西。1達西等于約0. 99平方毫米。不可滲透層的滲透性通常小 于約0. 1毫達西。
"焦油"是15TC下的粘度通常大于約10000厘泊的粘稠烴。焦油 的比重通常超過1. 000。焦油的API比重度可以小于10。。
"焦油砂地層"是其中烴主要以夾帶在礦粒骨架或其它主體巖石 (例如砂或碳酸鹽)中的重質(zhì)烴和/或焦油形式存在的地層。焦油砂地層 的實例包括Athabasca地層、Grosmont地層和Peace River地層(所 有這三種地層均在加拿大Alberta)以及委內(nèi)瑞拉的Orinoco地帶的 Faja地層。
在某些情況下，相對可滲透地層的部分或所有烴部分可以主要是 重質(zhì)烴和/或焦油，而沒有支撐礦粒框架和僅有漂浮的(或沒有)礦物質(zhì) (例如源青湖)。
含重質(zhì)烴地層的某些類型也可以是但不限于天然礦物蠟或天然瀝 青。"天然礦物蠟，，通常出現(xiàn)在基本上為管狀的礦脈中，其可以寬數(shù) 米，長數(shù)公里和深數(shù)百米。"天然瀝青"包括芳烴組合物的固態(tài)烴， 并且通常出現(xiàn)在大礦脈中。從地層中原位開采烴例如天然礦物蠟和天 然瀝青可以包括熔融形成液態(tài)烴和/或從地層中溶液采礦烴。
"提質(zhì)，，是指提高烴的質(zhì)量。例如提質(zhì)重質(zhì)烴可使重質(zhì)烴的API 比重度提高。
可以各種方式處理地層中的烴以制得許多不同產(chǎn)品。在一些實施 方案中，地層中的烴分階段進行處理。圖l描述了對加熱含烴地層的 階段的說明。圖1還描述了來自地層的地層流體以桶油當量/噸計的產(chǎn) 率("Y" ) (y軸)對以X:計的加熱地層的溫度("T" )(x軸)的例子。
在階段1加熱期間出現(xiàn)了甲烷的解吸和水的汽化。通過階段1加 熱地層可以盡可能迅速地進行。例如當最初將含烴地層加熱時，地層 中的烴解吸所吸附的甲烷?？梢詮牡貙又猩a(chǎn)解吸的甲烷。如果將含烴地層進一步加熱，則含烴地層中的水汽化。在一些含烴地層中，水
可以占據(jù)地層中的孔體積的10-50%。在其它地層中，水占據(jù)更大或更 小比例的孔體積。水通常在地層中在160-285t:在600-7000kPa絕壓 的壓力下汽化。在一些實施方案中，汽化的水產(chǎn)生地層中的潤濕性變 化和/或增加的地層壓力。該潤濕性變化和/或增加的壓力可以影響地 層中的熱解反應或其它反應。在一些實施方案中，從地層中生產(chǎn)汽化 的水。在其它實施方案中，汽化的水用于在地層中或地層外面的抽汽 和/或蒸餾。將水從地層中排出并且提高地層中的孔體積增加了孔體積 中烴的儲存空間。
在一些實施方案中，在階段1加熱之后將地層進一步加熱，以使 得地層中的溫度達到(至少)最初的熱解溫度(例如在如階段2所示的 溫度范圍下端的溫度)。地層中的烴可能在階段2被熱解。熱解溫度范 圍取決于地層中烴的種類而變化。熱解溫度范圍可以包括2S0-9001C 的溫度。用于生產(chǎn)所希望的產(chǎn)品的熱解溫度范圍可以延伸穿過總熱解 溫度范圍的僅僅一部分。在一些實施方案中，用于生產(chǎn)所希望的產(chǎn)品 的熱解溫度范圍可以包括250-400X:的溫度或者270-350"的溫度。如 果地層中烴的溫度緩慢升高通過25 0-4 00匸的溫度，則當溫度達到4 00 匸時熱解產(chǎn)品的生產(chǎn)可能基本完成。烴的平均溫度可以在小于5*C/ 天、小于21C/天、小于lt:/天或小于0. 51C/天的速率下升高通過用 于生產(chǎn)所希望的產(chǎn)品的熱解溫度范圍。用多個熱源加熱含烴地層可以 在熱源周圍建立熱梯度，以緩慢升高地層中烴的溫度通過熱解溫度范 圍。
通過用于所希望的產(chǎn)品的熱解溫度范圍的溫度升高速率可能影響 從含烴地層中生產(chǎn)的地層流體的質(zhì)量和數(shù)量。將溫度緩慢升高通過用 于所希望的產(chǎn)品的熱解溫度范圍可能抑制地層中長鏈分子的流動。將 溫度緩慢升高通過用于所希望的產(chǎn)品的熱解溫度范圍可能限制在流動 的烴之間產(chǎn)生不希望的產(chǎn)品的反應。將地層的溫度緩慢升高通過用于 所希望的產(chǎn)品的熱解溫度范圍可以使得從地層中生產(chǎn)高質(zhì)量、高API 比重度的烴。將地層的溫度緩慢升高通過用于所希望的產(chǎn)品的熱解溫度范圍可以使得作為烴產(chǎn)品取出在地層中存在的大量的烴。
在一些原位熱處理實施方案中，將一部分地層加熱至所希望的溫 度而不是緩慢加熱使溫度通過溫度范圍。在一些實施方案中，所希望
的溫度為300r、 325"C或350t;?？梢赃x擇其它的溫度作為所希望的 溫度。來自熱源的熱的疊加使得在地層中相對迅速并且有效地建立所 希望的溫度?？梢哉{(diào)節(jié)從熱源到地層中的能量輸入以將地層中的溫度 基本保持在所希望的溫度下。將加熱部分的地層基本保持在所希望的 溫度下直到熱解減少使得從地層中生產(chǎn)所希望的地層流體變得不經(jīng) 濟。經(jīng)受熱解的地層部分可以包括通過僅由一個熱源傳熱而被帶入熱 解溫度范圍內(nèi)的區(qū)域。
在一些實施方案中，從地層中生產(chǎn)包括熱解流體的地層流體。當 地層溫度增加時，生產(chǎn)的地層流體中可冷凝的烴的數(shù)量可能降低。在 高溫下，地層可能產(chǎn)出大部分甲烷和/或氫氣。如果將含烴地層加熱通 過整個熱解范圍，則對于熱解范圍的上限，地層可能產(chǎn)出僅僅少量的 氫氣。在所有可獲得的氫氣枯竭之后，將通常出現(xiàn)來自地層的最小數(shù) 量的流體產(chǎn)量。
在烴熱解之后，大量碳和一些氫氣可能仍然存在于地層中。保留 在地層中的明顯比例的碳可以合成氣的形式從地層中生產(chǎn)。在圖1中 描述的階段3加熱期間，可以出現(xiàn)合成氣生成。階段3可以包括將含 烴地層加熱至足以使得合成氣生成的溫度。例如可以在約400-約1200 1C、約500-約IIOOX:或者約550-約IOOOIC的溫度范圍內(nèi)生產(chǎn)合成氣。 當將產(chǎn)生合成氣的流體引入地層時，地層的加熱部分的溫度決定了在 地層中生產(chǎn)的合成氣的組成?？梢酝ㄟ^生產(chǎn)井從地層中移出所產(chǎn)生的 合成氣。
在熱解和合成氣生成期間，從含烴地層中生產(chǎn)的流體的總能量含 量可以保持相對恒定。在相對低的地層溫度下熱解期間，明顯比例的 所生產(chǎn)的流體可以是具有高能量含量的可冷凝烴。然而在更高的熱解 溫度下，較少的地層流體可以包括可冷凝的烴。更多的不可冷凝地層 流體可以從地層中生產(chǎn)。在主要為不可冷凝地層流體的生成期間，每
12單位體積的所生產(chǎn)的流體的能量含量可能稍微降低。在合成氣產(chǎn)生期 間，與熱解流體的能量含量相比，每單位體積的所生產(chǎn)的合成氣的能 量含量明顯降低。然而，生產(chǎn)的合成氣的體積在許多情況下將明顯增 加，由此彌補降低的能量含量。
圖2描述了處理含烴地層的一部分原位熱處理系統(tǒng)的實施方案的 示意圖。原位熱處理系統(tǒng)可包括屏蔽井200。使用屏蔽井在處理區(qū)域 周圍形成屏蔽層。屏蔽層抑制流體流出和/或流入處理區(qū)域。屏蔽井包 括但不限于脫水井、真空井、捕集井、注射井、泥漿井、冷凍井或它 們的組合。在一些實施方案中，屏蔽井200是脫水井。脫水井可除去 液體水和/或抑制液體水進入待加熱的一部分地層內(nèi)或者正在加熱的
地層內(nèi)。在圖2描述的實施方案中，給出了僅僅沿著熱源202的一側(cè) 延伸的屏蔽井200，但屏蔽井典型地包圍所使用的或者待使用的加熱 地層的處理區(qū)域的全部熱源202。
熱源202置于至少一部分地層內(nèi)。熱源202可包括加熱器，例如 絕緣導體、導管內(nèi)的導體加熱器、表面燃燒器、無火焰的分布/或自然 分布的燃燒器。熱源202也可包括其它類型的加熱器。熱源202提供 熱量到至少一部分地層以加熱地層內(nèi)的烴?？赏ㄟ^供應線204供應能 量到熱源202。供應線204在結(jié)構(gòu)上可以不同，這取決于加熱地層所 使用的一種熱源或多種熱源的類型。用于熱源的供應線204可輸送用 于電加熱器的電，可運輸用于燃燒器的燃料，或者可運輸在地層內(nèi)循 環(huán)的換熱流體。
使用生產(chǎn)井206從地層中除去地層流體。在一些實施方案中，生 產(chǎn)井206包括熱源。在生產(chǎn)井內(nèi)的熱源可加熱在生產(chǎn)井處或其附近的 地層的一個或多個部分。在一些原位熱處理法實施方案中，以每米生 產(chǎn)井計，從生產(chǎn)井供應到地層內(nèi)的熱量小于以每米熱源計從加熱地層 的熱源供應到地層的熱量。
在一些實施方案中，生產(chǎn)井206中的熱源允許從地層移出地層流 體的氣相。在生產(chǎn)井處或通過生產(chǎn)井提供熱量可以(l)當生產(chǎn)流體在 上覆地層附近的生產(chǎn)井中移動時，抑制這些生產(chǎn)流體冷凝和/或回流，U)增加到地層中的熱量輸入，(3)與沒有熱源的生產(chǎn)井相比，增加生 產(chǎn)井的生產(chǎn)速率，(4)抑制生產(chǎn)井中碳數(shù)高(C6和。以上)的化合物冷 凝，和/或(5)增加生產(chǎn)井處或其附近地層的滲透性。
地層的地下壓力相當于地層中產(chǎn)生的流體的壓力。當?shù)貙蛹訜岵?分中的溫度升高時，由于產(chǎn)生的流體增加和水的汽化增加，加熱部分 的壓力也增大?？刂茝牡貙又幸瞥隽黧w的速率可以允許控制地層中的 壓力。在很多不同的位置可以確定地層的壓力，例如靠近或在生產(chǎn)井 處、靠近或在熱源處或在監(jiān)測井處。
在一些含烴地層中，直到地層中的至少一些烴已經(jīng)熱解，從地層 中生產(chǎn)烴都是受抑制的。當?shù)貙恿黧w具有選定的質(zhì)量時，可以從地層 中生產(chǎn)地層流體。在一些實施方案中，選定的質(zhì)量包括API比重度至 少為約20°、 30?；?0°。抑制生產(chǎn)直到地層中的至少一些烴熱解可以 提高重質(zhì)烴到輕烴的轉(zhuǎn)化率。抑制初期生產(chǎn)可以使從地層生產(chǎn)的重質(zhì) 烴最少。大量重質(zhì)烴的生產(chǎn)可能需要昂貴的設備和/或縮短生產(chǎn)設備的 壽命。
在達到熱解溫度和允許從地層生產(chǎn)之后，可以改變地層壓力以改 變和/或控制生產(chǎn)的地層流體的組成，以控制地層流體中與不可冷凝流 體相比可冷凝流體的百分比，和/或控制所生產(chǎn)的地層流體的API比重 度。例如壓力下降可能導致生產(chǎn)更多的可冷凝流體組分?？衫淠黧w 組分可以包含更大百分比的烯烴。
在一些原位熱處理法的實施方案中，地層壓力可以保持足夠高， 以促進API比重度大于20。的地層流體的生產(chǎn)。在地層中保持增大的 壓力可以抑制地層在原位熱處理中下沉。保持增大的壓力可以促進從 地層中生產(chǎn)氣相流體。生產(chǎn)氣相可以允許用于輸送從地層中產(chǎn)生的流 體的收集管的尺寸降低。保持增大的壓力可以減少或消除在地面將收 集管內(nèi)的流體輸送到處理設備時壓縮地層流體的需要。
在地層的加熱部分保持增大的壓力可以驚人地允許生產(chǎn)大量質(zhì)量 提高而且分子量相對低的烴?？梢员３謮毫?，以使生產(chǎn)的地層流體具 有最小量的選定碳數(shù)以上的化合物。選定碳數(shù)可以是最多25、最多20、最多12或最多8。 一些高碳數(shù)化合物可以夾帶在地層中的蒸氣中，并 且可以與蒸氣一起從地層中移出。在地層中保持增大的壓力可以抑制 蒸氣中夾帶高碳數(shù)化合物和/或多環(huán)烴化合物。高碳數(shù)化合物和/或多 環(huán)烴化合物可以在相當長的時期內(nèi)在地層中保持液相。所述相當長的 時期可以為化合物提供足夠的時間以熱解形成低碳數(shù)化合物。
由生產(chǎn)井206生產(chǎn)的地層流體可通過收集管道208輸送到處理設 施210中。也可由熱源202生產(chǎn)地層流體。例如可由熱源202生產(chǎn)流 體，以控制與熱源相鄰的地層內(nèi)的壓力。由熱源202生產(chǎn)的流體可通 過管道或管線輸送到收集管線208中，或者所生產(chǎn)的流體可通過管道 或管線直接輸送到處理設施210中。處理設施210可包括加工所生產(chǎn) 的地層流體用的分離單元、反應單元、提質(zhì)單元、燃料電池、渦輪機、 儲存容器和/或其它系統(tǒng)和單元。處理設施可由地層生產(chǎn)的至少一部分
烴形成運輸燃料。在一些實施方案中，運輸燃料可以是噴氣燃料例如 JP-8。
在一些實施方案中，將限溫加熱器用于重油應用(例如相對可滲透 地層或焦油砂地層的處理)。限溫加熱器可以提供相對低的居里溫度， 以使加熱器的最高平均操作溫度小于350"、 300^C、 250t:、 "5"C、 200r或150t:。在一個實施方案中(例如焦油砂地層)，加熱器的最高 溫度小于約250C以抑制烯烴的產(chǎn)生和其它裂化產(chǎn)物的產(chǎn)生。在一 些實施方案中，可以使用高于約2501C的加熱器最高溫度，以生產(chǎn)較
輕的烴產(chǎn)品。例如加熱器的最高溫度可以是或小于約50or:。
加熱器可以加熱靠近生產(chǎn)井的地層體積(靠近生產(chǎn)井的區(qū)域)，以 使生產(chǎn)井中和靠近生產(chǎn)井的體積的流體溫度低于導致流體降解的溫 度。熱源可以位于生產(chǎn)井內(nèi)或靠近生產(chǎn)井。在一些實施方案中，熱源 是限溫加熱器。在一些實施方案中，兩個或更多個熱源可以為所述體 積提供熱量。來自熱源的熱可以降低生產(chǎn)井中或靠近生產(chǎn)井的原油的 粘度。在一些實施方案中，來自熱源的熱使生產(chǎn)井中或靠近生產(chǎn)井的 流體運動和/或加強流體向生產(chǎn)井的徑向流動。在一些實施方案中，降
低原油的粘度允許或加強了重油(大約API比重度最多約10。的油)或中等比重油(大約API比重度約10。-20。的油)從生產(chǎn)井的氣升。在一 些實施方案中，地層中油的初始API比重度最多為10。、最多20。、最 多25°、或最多30°。在一些實施方案中，地層中油的粘度至少為 0. 05Pa ■ s(50cp)。在一些實施方案中，地層中油的粘度至少為 0. 10Pa .s (100cp)、至少0. 15Pa .s (150cp)、或至少0. 20Pa 's (200cp)。 大量天然氣可能必須要用于提供粘度大于0. 05Pa s的油的氣升。將 地層中生產(chǎn)井中或靠近生產(chǎn)井的油的粘度降低到粘度為 0. 05Pa 's (50cp) 、 0. 03Pa 's (30cp) 、 0. 02Pa 's (20cp) 、 0. OlPa 's (10cp) 或更小(低至0. OOlPa . s(lcp)或更低)降低從地層升舉油所需的天然 氣量。在一些實施方案中，減粘油通過其它方法例如泵送生產(chǎn)。
通過提高生產(chǎn)井處或生產(chǎn)井附近的溫度以降低生產(chǎn)井中或生產(chǎn)井 附近的地層內(nèi)油的粘度，可以增加從地層中生產(chǎn)油的速率。在一些實 施方案中，從地層中生產(chǎn)油的速率比生產(chǎn)時地層沒有外部加熱的標準 冷生產(chǎn)增加到2倍、3倍、4倍或高達20倍。由于采用加熱靠近生產(chǎn) 井區(qū)域的強化油生產(chǎn)，特定的地層可能更經(jīng)濟可行。對于冷生產(chǎn)速率 約在0. 05m7(天.每米井孔長度)到0. 20m7(天 每米井孔長度)之間 的地層，加熱降低靠近井孔區(qū)域的粘度可能會使生產(chǎn)速率有重大的提 高。在一些地層中，使用長度高達775111、高達1000m或高達1500m的 生產(chǎn)井。例如使用長度在45 Om到7 7 5m之間的生產(chǎn)井，使用長度在5 5 Om 到800ffl之間的生產(chǎn)井，或使用長度在650m到900m之間的生產(chǎn)井。因 此在一些地層中可以獲得產(chǎn)量的重大提高。加熱靠近生產(chǎn)井區(qū)域可以 用于冷生產(chǎn)速率不在0. 05m7(天'每米井孔長度)到0.20mV(天'每米 井孔長度)之間的地層，但是加熱這種地層可能不是經(jīng)濟上有利的.加 熱靠近井孔的區(qū)域可能不會使較高的冷生產(chǎn)速率有重大的提高，但較 低的生產(chǎn)速率可能不會提高到經(jīng)濟上有用的值。
使用限溫加熱器來降低生產(chǎn)井處或附近油的粘度，以抑制與非限 溫加熱器相關(guān)的問題以及與由于熱點加熱地層中的油相關(guān)的問題。一 個可能的問題是如果由于加熱器處于過高的溫度而使加熱器過度加熱 油，非限溫加熱器會導致生產(chǎn)井處或附近的油結(jié)焦。生產(chǎn)井中的溫度較高也可能導致井中的鹽水沸騰，這將導致井中地層結(jié)垢。達到較高 溫度的非限溫加熱器也可能損害井中的其它元件(例如用來控砂的篩 網(wǎng)、泵或閥)。熱點可能是由于部分地層靠著加熱器膨脹或塌陷到加熱 器上引起。在一些實施方案中，加熱器(限溫加熱器或其它類型的非限 溫加熱器)具有由于在很長的加熱器距離上下垂的較低段。這些較低段 可以位于在井孔較低部分收集的重油或瀝青中。在這些較低段，由于 重油或瀝青結(jié)焦，加熱器可能形成熱點。標準非限溫加熱器可能在這 些熱點處過熱，因此沿加熱器的長度產(chǎn)生不均勻的熱量。使用限溫加 熱器可以抑制加熱器在熱點或較低段過熱，并沿井孔長度提供更均勻 的加熱。
在一些實施方案中，包含重質(zhì)烴的相對可滲透地層中的流體在地 層中烴的熱解很少或沒有的條件下生產(chǎn)。在一些實施方案中，包含重 質(zhì)烴的相對可滲透地層是焦油砂地層。例如地層可以是焦油砂地層，
例如加拿大Alberta的Athabasca焦油矽'地層，或碳酸鹽地層，例如 加拿大Alberta的Grosmont碳酸鹽地層。從地層中生產(chǎn)的流體是運動 流體。從焦油砂地層生產(chǎn)運動流體可能比生產(chǎn)熱解流體更經(jīng)濟。生產(chǎn) 運動流體也可以增加從焦油砂地層生產(chǎn)的烴的總量。
圖3-6描述了從焦油砂地層中生產(chǎn)運動流體的實施方案的側(cè)視 圖。在圖3-6中，加熱器212在烴層214中具有基本水平的加熱部分(如 圖所示加熱器具有進入或穿出紙面的加熱部分)。圖3描述了從具有較 薄經(jīng)層的焦油砂地層中生產(chǎn)運動流體的實施方案的側(cè)視圖。圖4描述 了從較厚烴層(圖4所示的烴層比圖3所示的烴層厚)中生產(chǎn)運動流體 的實施方案的側(cè)視圖。圖5描述了從更厚烴層(圖5所示的烴層比圖4 所示的炫層厚)中生產(chǎn)運動流體的實施方案的側(cè)視圖。圖6描述了從帶 有具有頁巖夾層的烴層的焦油砂地層中生產(chǎn)運動流體的實施方案的側(cè) 視圖。
在圖3中，加熱器212在烴層214中以交替的三角圖案布置。在 圖4、 5和6中，加熱器212在烴層214中以交替的三角圖案布置，這 種方式垂直重復以包圍多數(shù)或最多所有烴層。在圖6中，烴層214中交替的三角圖案的加熱器212重復不間斷地穿過頁巖夾層216。在圖 3-6中，加熱器212可以等間距地彼此隔開。在圖3-6所示的實施方 案中，加熱器212的垂直行數(shù)取決于因素例如但不限于加熱器之間的 期望間距、烴層214的厚度和/或頁巖夾層216的數(shù)量和位置。在一些 實施方案中，加熱器212布置成其它圖案。例如加熱器212可以按圖 案例如但不限于六邊形圖案、正方形圖案或矩形圖案設置。
在圖3-6所示的實施方案中，加熱器212提供使烴層214中的烴 運動(降低烴的粘度)的熱量。在一些實施方案中，加熱器212提供的 熱量使烴層214中的烴的粘度降低到低于約0. 50Pa .s(500cp)、低于 約0, 10Pa . s(100cp)或低于約0. 05Pa s (50cp)。加熱器212之間的 距離和/或加熱器的熱輸出可以設計和/或控制以將烴層214中的烴的 粘度降低到期望值?？梢钥刂萍訜崞?12提供的熱，以使烴層214中 很少或不發(fā)生熱解。加熱器之間的熱疊加可以形成加熱器之間的一個 或多個排出通道(例如流體流動的通道)。在一些實施方案中，生產(chǎn)井 206A和/或生產(chǎn)井206B位于加熱器212附近，以《更來自加熱器的熱量 疊加到生產(chǎn)井上。來自加熱器212的熱量疊加到生產(chǎn)井206A和/或生 產(chǎn)井206B上形成一個或多個從加熱器到生產(chǎn)井的排出通道。在一些實 施方案中， 一個或多個排出通道匯合。例如排出通道可以在或靠近最 低的加熱器匯合和/或排出通道可以在或靠近生產(chǎn)井206A和/或生產(chǎn) 井206B匯合。由于重力和加熱器和/或生產(chǎn)井建立的熱量和壓力梯度 的作用，烴層214中的運動流體趨向于向烴層中最低的加熱器212、 生產(chǎn)井206A和/或生產(chǎn)井206B流動。排出通道和/或匯合的排出通道 允許生產(chǎn)井206A和/或生產(chǎn)井206B收集烴層214中的運動流體。
在一些實施方案中，烴層214有足夠的滲透性以允許運動流體排 入生產(chǎn)井206A和/或生產(chǎn)井206B。例如烴層214的滲透性可以是至少 約0. 1達西、至少約1達西、至少約10達西或者至少約100達西。在 一些實施方案中，烴層214具有相對大的垂直滲透性與水平滲透性比 值(Kv/Kh)。例如經(jīng)層214的Kv/Kh比值可以在約0. 01到約2之間、約 0.1和約l之間或者約0. 3和約0. 7之間。在一些實施方案中，通過位于烴層214較低部分的加熱器212附 近的生產(chǎn)井M6A生產(chǎn)流體。在一些實施方案中，通過生產(chǎn)井206B生 產(chǎn)流體，生產(chǎn)井206B的位置低于并接近烴層214較低部分中的加熱器 212之間的中點。生產(chǎn)井206A和/或生產(chǎn)井206B的至少一部分可以取 向為在烴層214中基本水平(如圖3-6所示，生產(chǎn)井具有進入或穿出紙 面的水平部分)。生產(chǎn)井206A和/或生產(chǎn)井206B可以位于靠近下部加 熱器212或最低加熱器。
在一些實施方案中，生產(chǎn)井206A基本垂直設置于烴層214中最低 加熱器的下方。生產(chǎn)井206A可以設置為低于加熱器圖案底部頂點處的 加熱器212(例如在圖3-6所示的三角形加熱器圖案的底部頂點)。將 生產(chǎn)井206A基本垂直設置于最低加熱器的下方可以有效地收集烴層 214中的運動流體。
在一些實施方案中，最低加熱器到烴層214底部的距離在約2至 約10m之間、到烴層底部的距離在約4至約8m之間、或者到烴層底部 的距離在約5至約7m之間。在一些實施方案中，生產(chǎn)井206A和/或生 產(chǎn)井206B離最低加熱器212的距離允許來自加熱器的熱量疊加到生產(chǎn) 井上，但離加熱器的距離又抑制在生產(chǎn)井處結(jié)焦。生產(chǎn)井206A和/或 生產(chǎn)井206B與最近的加熱器(例如最低加熱器)之間的距離最多為加 熱器圖案(例如圖3-6所示的加熱器的三角形圖案)中的加熱器之間距 離的3厶。在一些實施方案中，生產(chǎn)井206A和/或生產(chǎn)井206B離最近 的加熱器的距離為加熱器圖案中的加熱器之間距離的最多73、最多72 或最多73。在一些實施方案中，生產(chǎn)井206A和/或生產(chǎn)井206B離最 低加熱器約2至約10m之間、離最低加熱器約4至約8m之間、或者離 最低加熱器約5至約7m之間。生產(chǎn)井206A和/或生產(chǎn)井206B到烴層 214底部的距離在約0. 5至約8m之間、到烴層底部的距離在約1至約 5m之間、或者到烴層底部的距離在約2至約4m之間。
在一些實施方案中，至少有些生產(chǎn)井206A基本垂直設置于靠近頁 巖夾層216的加熱器212的下方，如圖6所示。生產(chǎn)井206A可以位于 加熱器212和頁巖夾層216之間，以生產(chǎn)在頁巖夾層上方流動和收集的流體。頁巖夾層216可能是烴層214中不可滲透的屏蔽。在一些實 施方案中，頁巖夾層216的厚度在約1至約6m之間、在約2至約5m 之間、或者在約3至約4m之間。如圖6所示，加熱器212和頁巖夾層
體，和烴層中的最低加熱器下方的生產(chǎn)井206A可以從烴層下部(在頁 巖夾層下方)生產(chǎn)流體。在一些實施方案中，烴層中可能存在兩個或更 多個頁巖夾層。在這種實施方案中，生產(chǎn)井設置在每個頁巖夾層處或 附近，以生產(chǎn)在頁巖夾層上方流動和收集的流體。
在一些實施方案中，當頁巖夾層被頁巖夾層任一側(cè)的加熱器212 加熱時，頁巖夾層216破裂(變干燥)。由于頁巖夾層216破裂，頁巖 夾層的滲透性增大，和頁巖夾層允許流體流過頁巖夾層。 一旦流體能 流過頁巖夾層216，頁巖夾層上方的生產(chǎn)井對于生產(chǎn)來說可能就不需 要了 ，因為流體可以流向烴層214底部或附近的生產(chǎn)井并在那里生產(chǎn)。
在一些實施方案中，在頁巖夾層216上方的最低加熱器到頁巖夾 層的距離在約2m和約10m之間、到頁巖夾層的距離在約4m和約8m 之間、或者到頁巖夾層的距離在約5m和約7ffl之間。生產(chǎn)井206A到頁 巖夾層216上方的最低加熱器的距離在約2m和約10m之間、到頁巖夾 層上方的最低加熱器的距離在約4m和約8m之間、或者到頁巖夾層上 方的最低加熱器的距離在約5m和約7m之間。生產(chǎn)井206A到頁巖夾層 216的距離在約0. 5m和約8m之間、到頁巖夾層的距離在約lm和約5m 之間、或者到頁巖夾層的距離在約2m和約4m之間。
在一些實施方案中，在生產(chǎn)井206A和/或生產(chǎn)井206B中提供熱量， 如圖3-6所示。在生產(chǎn)井206A和/或生產(chǎn)井206B中提供熱量可以保持 和/或提高流體在生產(chǎn)井中的運動性。在生產(chǎn)井206A和/或生產(chǎn)井206B 中提供的熱量可以與來自加熱器212的熱量疊加，形成從加熱器到生 產(chǎn)井的流動通道。在一些實施方案中，生產(chǎn)井206A和/或生產(chǎn)井206B 包括泵，以將流體移出到地層表面。在一些實施方案中，利用加熱器 和/或注入稀釋劑(例如利用生產(chǎn)井中的導管來注入射稀釋劑)，使生產(chǎn) 井206A和/或生產(chǎn)井206B中的流體(油)的粘度降低。在一些實施方案中，除了原位熱處理法之外，驅(qū)動法(例如比如循 環(huán)蒸汽注入的蒸汽注入法、溶劑注入法或二氧化碳注入法)用于處理焦 油砂地層。在一些實施方案中，加熱器用于在地層中為驅(qū)動法形成高 滲透性區(qū)(或注射區(qū))。加熱器可以用于在地層中形成運動幾何結(jié)構(gòu)或 生產(chǎn)網(wǎng)絡，以允許流體在驅(qū)動法期間流過地層。例如，加熱器可以用 于在加熱器和生產(chǎn)井之間為驅(qū)動法形成排出通道。在一些實施方案中， 加熱器用于在驅(qū)動法期間提供熱量。加熱器提供的熱量可能小于驅(qū)動 法的熱量輸入(例如來自蒸汽注入的熱量輸入)。
在一些實施方案中，驅(qū)動法(例如蒸汽注入法)用于在原位熱處理 法之前使流體運動。蒸汽注入可以用于使烴(油)遠離地層中的巖石 或其它層。蒸汽注入可以使石油運動，而不加熱巖石。
在一些實施方案中，驅(qū)動法用于從地層中處理和生產(chǎn)烴。驅(qū)動法
可以從地層中原位采出少量的油(例如小于20%的從地層中原位采出 油的采收率)。原位熱處理過程可以用于驅(qū)動法之后以增加從地層中原 位采出油的釆收率。在一些實施方案中，驅(qū)動法為原位熱處理法預熱 地層。在一些實施方案中，在地層已經(jīng)用驅(qū)動法處理之后，地層用原 位熱處理法處理相當長的時間(例如在驅(qū)動法之后，使用原位熱處理法 l年、2年或3年)。 實施例
下面說明加熱焦油砂地層的非限制性實施例。
STARS模擬(Computer Modelling Group, LTD. ， Calgary, Alberta 加拿大)用于模擬采用圖3所示的加熱器井圖案加熱焦油砂地層，在焦 油砂地層中，加熱器具有600m的水平長度。加熱器的加熱速率為約 750W/m。圖3所示的生產(chǎn)井206B用作模擬中的生產(chǎn)井。水平生產(chǎn)井的 井底壓力維持在約690kPa。焦油砂地層的性質(zhì)基于Athabasca焦油砂。 焦油砂地層模擬的輸入性質(zhì)包括初始孔隙率-O. 28;初始油飽和=0. 8; 初始水飽和-O. 2;初始游離氣飽和-O. 0;初始垂直滲透性-250毫達西； 初始水平滲透性-500毫達西；初始的Kv/Kh=0.5;烴層厚度-28m;烴 層深度-587m;初始儲層壓力-3771kPa;生產(chǎn)井和烴層較低邊界的距離=2. 5m;最高加熱器和上覆地層的距離-9m;加熱器之間的距離-9. 5m; 初始烴層溫度=18. 6X:;初始溫度下的粘度-53Pa . s(53000cp);而且 焦油中的氣油比(GOR)-50標準立方英尺/標準桶。加熱器是瓦特數(shù)為 常數(shù)的加熱器，在砂表面的最高溫度為538 C，和加熱器功率為 755W/m。加熱器井直徑為15. 2cm。
圖7描述了用STARS模擬的360天后地層中的溫度剖面圖。最熱 點位于或接近加熱器212。溫度剖面圖顯示加熱器之間的地層部分的 溫度高于其它地層部分。這些較熱的部分在加熱器之間形成更多的運 動性，并形成流體在地層中朝生產(chǎn)井向下排出的流動通道。
圖8描述了用STARS模擬的360天后地層中的油飽和剖面圖。顯 示的油飽和的標度在0. OO到油飽和為100%的l.OO之間。油飽和標度 在側(cè)條上顯示。在360天中，油飽和有些在加熱器880和生產(chǎn)井206B 處較低。圖9描述了用STARS模擬的1095天后地層中的油飽和剖面圖。 在1095天后，地層中的油飽和全面下降，加熱器附近和加熱器之間的 油飽和下降更多。圖IO描述了用STARS模擬的1470天后地層中的油 飽和剖面圖。圖10中的油飽和剖面圖顯示油是運動的和朝地層較低部 分流動。圖ll描述了用STARS模擬的1826天后地層中的油飽和剖面 圖。大部分地層的油飽和都比較低，而生產(chǎn)井206B下面部分的地層底 部或其附近具有一些較高的油飽和。油飽和剖面圖描述了地層中的大 部分油在1826天之后已經(jīng)從地層中生產(chǎn)出。
圖12描述了用STARS模擬的1826天后地層中的溫度剖面圖。溫 度剖面圖顯示除了加熱器212處和地層極端部分(角落)處之外，地層 中的溫度剖面圖相對均勻。溫度剖面圖顯示在加熱器和生產(chǎn)井206B 之間形成了流動通道。
圖13描述了油生產(chǎn)速率218(桶/天)(左軸)和氣生產(chǎn)速率 220 (ft7天)(右軸)與時間(年)的關(guān)系。油生產(chǎn)量和氣生產(chǎn)量圖線表明 在生產(chǎn)早期(0-1.5年)生產(chǎn)油時，只有少量的氣體生產(chǎn)。在這個時期 生產(chǎn)的油最有可能是未熱解的較重運動油。在約1.5年之后，氣生產(chǎn) 量激增而油生產(chǎn)量銳減。氣生產(chǎn)速率在約2年時快速降低。然后油生產(chǎn)量緩慢增加，直到在約3.75年附近達到最高產(chǎn)量。然后由于地層中 的油耗盡，油生產(chǎn)量緩慢下降。
根據(jù)STARS模擬，計算出的在約5年以后的能量輸出(生產(chǎn)的油和 氣能量含量)與能量輸入(地層中的加熱器輸入)的比為約12比1。在 約5年以后，計算出的油原位總采收率百分比為約60°/。。因此，利用 圖3所示的加熱器和生產(chǎn)井圖案的實施方案從焦油砂地層生產(chǎn)油可以 得到高的油釆收率和高的能量輸出與能量輸入比。
基于本說明書，本發(fā)明各個方面的另一些改進和替代實施方案對 本領(lǐng)域技術(shù)人員來說可能是明顯的。因此，本說明書將被看作僅僅是 說明性的，其目的在于教導本領(lǐng)域技術(shù)人員實施本發(fā)明的一般方式。 應理解本文中給出和描述的本發(fā)明形式將被看作是目前優(yōu)選的實施方 案。 一些要素和材料可以代替本文中描述和說明的那些、 一些部件和 工藝可以顛倒和本發(fā)明的某些特征可以單獨使用，所有這些在受益于 本發(fā)明的描述之后，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說均是明顯的。在本文中描 述的要素中可以進行改變，只要不偏離描述于后面的權(quán)利要求中的本 發(fā)明的精神和范圍。另外，應理解在一些實施方案中可以將本文中描 述的特征獨立地組合。
權(quán)利要求
1.一種處理焦油砂地層的系統(tǒng)，包括位于地層中的多個加熱器，其中加熱器包括至少部分位于地層烴層中的至少部分水平的加熱部分，所述加熱部分至少部分按圖案設置在烴層中，并且加熱器設置為向烴層提供熱量，提供的熱量產(chǎn)生運動流體的多個排出通道，排出通道中的至少兩個匯合；和生產(chǎn)井，其設置為從烴層中匯合的排出通道收集和生產(chǎn)運動流體。
2. 權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中來自加熱器的熱量設置為至少部分疊 加到生產(chǎn)井，以形成至少一些運動流體流到生產(chǎn)井的通道。
3，權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其中生產(chǎn)井設置為使得至少一些地層 流體排向生產(chǎn)井。
4. 權(quán)利要求1-3中任一項的系統(tǒng)，其中生產(chǎn)井包括向生產(chǎn)井和生 產(chǎn)井周圍的至少部分地層提供熱量的加熱器。
5. 權(quán)利要求1-4中任一項的系統(tǒng)，其中生產(chǎn)井設置為從地層生產(chǎn)至少一些熱解流體。
6. 權(quán)利要求l-5中任一項的系統(tǒng)，系統(tǒng)還包括在生產(chǎn)井中用來從地層中移出流體的的泵。
7. 權(quán)利要求1-6中任一項的系統(tǒng)，其中加熱器是細長的加熱器。
8. 權(quán)利要求1-7中任一項的系統(tǒng)，其中所述圖案包括加熱部分，圖案中的加熱部分之間的距離相等。
9，權(quán)利要求l-8中任一項的系統(tǒng)，其中所述圖案是加熱部分的三角形圖案。
10. 權(quán)利要求1-9中任一項的系統(tǒng)，其中系統(tǒng)還包括設置為向地層提供蒸汽的蒸汽源。
11. 權(quán)利要求1-10中任一項的系統(tǒng)，其中加熱部分的圖案包括朝 向烴層底部取向的頂點。
12. 權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中生產(chǎn)井設置為靠近或低于朝向烴層 底部取向的頂點。
13. 權(quán)利要求1-12中任一項的系統(tǒng)，其中生產(chǎn)井設置為使得來自 至少一個加熱器的熱量加熱至少部分靠近生產(chǎn)井的烴層。
14. 權(quán)利要求1-13中任一項的系統(tǒng)，其中生產(chǎn)井設置為離最近的加熱器的距離為圖案中加熱器之間距離的最多73、最多72或最多73,和/或生產(chǎn)井設置為離最近的加熱器2至lOni之間、離最近的加熱器4 至8m之間、或者離最近的加熱器5至7m之間。
15. —種使用權(quán)利要求1-14中任一項的系統(tǒng)處理焦油砂地層的 方法，所述方法包括由位于地層中的多個加熱器向地層中的至少部分烴層提供熱量； 允許至少 一些運動流體沿排出通道和/或匯合的排出通道從地層 流到生產(chǎn)井中；和通過生產(chǎn)井中生產(chǎn)出至少一些運動流體。
16. 權(quán)利要求15的方法，其中生產(chǎn)井設置為低于朝向烴層底部取 向的頂點。
17. 權(quán)利要求15或16的方法，還包括從加熱器向烴層提供熱量， 以使熱量至少部分疊加到生產(chǎn)井，以形成至少一些運動流體流到生產(chǎn) 井的通道。
18. 權(quán)利要求15-17中任一項的方法，還包括允許烴層中的流體沿排出通道和/或匯合的排出通道排出到生產(chǎn)井中。
19. 權(quán)利要求15-18中任一項的方法，還包括在生產(chǎn)井中提供熱量以向生產(chǎn)井和生產(chǎn)井周圍的至少部分地層提供熱量。
20. 權(quán)利要求15-19中任一項的方法，還包括從地層中生產(chǎn)至少一些熱解流體。
21. 權(quán)利要求15-20中任一項的方法，還包括泵送流體到地層表面。
22. 權(quán)利要求15-21中任一項的方法，還包括向地層提供蒸汽。
23. 包含使用權(quán)利要求1-14中任一項的系統(tǒng)或者使用權(quán)利要求 15-22中任一項的方法生產(chǎn)的烴的組合物。
24. 由權(quán)利要求23的組合物制成的運輸燃料。
全文摘要
描述了一種處理焦油砂地層的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括位于地層中的多個加熱器。加熱器包括至少部分位于地層烴層中的至少部分水平的加熱部分。所述加熱部分至少部分按圖案設置在烴層中。加熱器設置為向烴層提供熱量。提供的熱量產(chǎn)生運動流體的多個排出通道。排出通道中的至少兩個匯合。生產(chǎn)井設置為從烴層中匯合的排出通道收集和生產(chǎn)運動流體。
文檔編號E21B43/00GK101316984SQ200680044203
公開日2008年12月3日 申請日期2006年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月24日
發(fā)明者J·M·卡拉尼卡斯, R·李 申請人:國際殼牌研究有限公司